特許 7543968 タイヤの摩耗状態を推定する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】タイヤの摩耗状態を推定する装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20240827BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

B60C19/00 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021065464

(22)【出願日】2021-04-07

(65)【公開番号】P2022160933

(43)【公開日】2022-10-20

【審査請求日】2024-02-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100210251

【弁理士】

【氏名又は名称】大古場 ゆう子

(72)【発明者】

【氏名】前田 悠輔

【審査官】鴨志田 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１３８７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０７８４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８７５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５５１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２５８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－１２２３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１３４９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １７／０２

Ｂ６０Ｃ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する装置であって、
前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得する回転速度取得部と、
前記車両の駆動力を順次取得する駆動力取得部と、
前記車両の外部の温度を取得する温度取得部と、
順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出するスリップ比算出部と、
前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する傾き算出部と、
前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正する傾き補正部と、
補正された前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定する推定部と
を備える、
装置。

【請求項2】

車両が走行する路面の状態を判定する装置であって、
前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得する回転速度取得部と、
前記車両の駆動力を順次取得する駆動力取得部と、
前記車両の外部の温度を取得する温度取得部と、
順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出するスリップ比算出部と、
前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する傾き算出部と、
前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正する傾き補正部と、
補正された前記傾きに基づいて、前記路面の状態を判定する判定部と
を備える、
装置。

【請求項3】

前記指標は、前記温度と前記傾きとの線形関係を表す傾きである、
請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部
をさらに備え、
前記スリップ比算出部は、順次取得される前記横方向加速度に応じて、順次取得される前記タイヤの前記回転速度のうち、左のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第１スリップ比と、右のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第２スリップ比と、左右のタイヤの回転速度の平均に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第３スリップ比とを含む群からいずれか１つを順次選択して取得する、
請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

前記スリップ比算出部は、前記横方向加速度に応じて、前記車両の右旋回時には前記第１スリップ比を、前記車両の左旋回時には前記第２スリップ比を、前記車両の直進時には前記第３スリップ比を選択する、
請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記車両の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、
前記旋回半径と前記スリップ比との関係を表す第１関係情報と、補正時の前記旋回半径とに基づいて、前記スリップ比を補正する第１補正部と
をさらに備える、
請求項１から５のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記第１関係情報は、前記スリップ比を前記旋回半径の逆数の二次関数で表す情報である、
請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部と、
前記横方向加速度と前記駆動力と前記スリップ比の関係を表す第２関係情報と、補正時の前記横方向加速度及び前記駆動力とに基づいて、前記スリップ比を補正する第２補正部と
をさらに備える、
請求項１から７のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

前記第２関係情報は、前記スリップ比を前記駆動力の一次関数で表し、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを前記横方向加速度の二次関数で表す情報である、
請求項８に記載の装置。

【請求項10】

車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する方法であって、
前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得することと、
前記車両の駆動力を順次取得することと、
前記車両の外部の温度を取得することと、
順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出することと、
前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正することと、
補正された前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定することと、
を含む、
方法。

【請求項11】

車両が走行する路面の状態を判定する方法であって、
前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得することと、
前記車両の駆動力を順次取得することと、
前記車両の外部の温度を取得することと、
順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出することと、
前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正することと、
補正された前記傾きに基づいて、前記路面の状態を判定することと
を含む、
方法。

【請求項12】

車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定するプログラムであって、
前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得することと、
前記車両の駆動力を順次取得することと、
前記車両の外部の温度を取得することと、
順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出することと、
前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正することと、
補正された前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定することと、
をコンピュータに実行させる、
プログラム。

【請求項13】

車両が走行する路面の状態を判定するプログラムであって、
前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得することと、
前記車両の駆動力を順次取得することと、
前記車両の外部の温度を取得することと、
順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出することと、
前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正することと、
補正された前記傾きに基づいて、前記路面の状態を判定することと
をコンピュータに実行させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する装置、車両が走行する路面の状態を判定する判定装置、タイヤの摩耗状態を推定する方法、路面の状態を判定する方法、タイヤの摩耗状態を推定するプログラム、及び路面の状態を判定するプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、路面の状態を判定できるとともに、タイヤの摩耗状態を判定する装置を開示する。特許文献１に開示の装置によれば、タイヤの車輪速度から算出されるスリップ比と、車両の加減速度との関係式の傾きを路面の判定値とし、判定値を予め定められた閾値と比較することにより路面の状態を判定する。閾値は、タイヤの無線式ＩＤタグから読み取られたタイヤの種類に応じて、装置に予め記憶された計算式により変更される。変更された閾値と、アスファルト走行時の判定値の平均値とを比較することにより、タイヤの摩耗状態も推定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１３８７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、タイヤが摩耗すると、トレッドのスティフネスが高くなり、路面の滑り易さを判定するための判定値が小さくなることが記載されている。ここで、スティフネスは温度にも依存して変化する。しかし、特許文献１では路面の滑り易さを判定するための判定値に、温度が与える影響が考慮されていない。このため、特許文献１のように、スティフネスに依存する判定値、特にスリップ比と加減速度（駆動力）との回帰直線の傾きに基づく値を用いる制御において、温度の影響による精度悪化を招く恐れがある。

【0005】

本発明は、温度による影響を考慮し、タイヤの摩耗状態を精度よく推定することが可能な装置、方法及びプログラム、並びに路面の状態を精度よく判定することが可能な装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１観点に係る装置は、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する装置であって、回転速度取得部と、駆動力取得部と、温度取得部と、スリップ比算出部と、傾き算出部と、傾き補正部と、推定部とを備える。回転速度取得部は、前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得する。駆動力取得部は、前記車両の駆動力を順次取得する。温度取得部は、前記車両の外部の温度を取得する。スリップ比算出部は、順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出する。傾き算出部は、前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する。傾き補正部は、前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正する。推定部は、補正された前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定する。

【0007】

本発明の第２観点に係る装置は、車両が走行する路面の状態を判定する装置であって、回転速度取得部と、駆動力取得部と、温度取得部と、スリップ比算出部と、傾き算出部と、傾き補正部と、判定部とを備える。回転速度取得部は、前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得する。駆動力取得部は、前記車両の駆動力を順次取得する。温度取得部は、前記車両の外部の温度を取得する。スリップ比算出部は、順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出する。傾き算出部は、前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する。傾き補正部は、前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正する。判定部は、補正された前記傾きに基づいて、前記路面の状態を判定する。

【0008】

本発明の第３観点に係る装置は、第１観点又は第２観点に係る装置であって、前記指標は、前記温度と前記傾きとの線形関係を表す傾きである。

【0009】

本発明の第４観点に係る装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る装置であって、前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部をさらに備える。前記スリップ比算出部は、順次取得される前記横方向加速度に応じて、順次取得される前記タイヤの前記回転速度のうち、左のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第１スリップ比と、右のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第２スリップ比と、左右のタイヤの回転速度の平均に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第３スリップ比とを含む群からいずれか１つを順次選択して取得する。

【0010】

本発明の第５観点に係る装置は、第４観点に係る装置であって前記スリップ比算出部は、前記横方向加速度に応じて、前記車両の右旋回時には前記第１スリップ比を、前記車両の左旋回時には前記第２スリップ比を、前記車両の直進時には前記第３スリップ比を選択する。

【0011】

本発明の第６観点に係る装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る装置であって、前記車両の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、前記旋回半径と前記スリップ比との関係を表す第１関係情報と、補正時の前記旋回半径とに基づいて、前記スリップ比を補正する第１補正部とをさらに備える。

【0012】

本発明の第７観点に係る装置は、第６観点に係る装置であって、前記第１関係情報は、前記スリップ比を前記旋回半径の逆数の二次関数で表す情報である。

【0013】

本発明の第８観点に係る装置は、第１観点から第７観点のいずれかに係る装置であって、前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部と、前記横方向加速度と前記駆動力と前記スリップ比の関係を表す第２関係情報と、補正時の前記横方向加速度及び前記駆動力とに基づいて、前記スリップ比を補正する第２補正部とをさらに備える。

【0014】

本発明の第９観点に係る装置は、第８観点に係る装置であって、前記第２関係情報は、前記スリップ比を前記駆動力の一次関数で表し、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを前記横方向加速度の二次関数で表す情報である。

【0015】

本発明の第１０観点に係る方法は、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する方法であって、以下のことを含む。また、本発明の第１２観点に係るプログラムは、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定するプログラムであって、以下のことをコンピュータに実行させる。
・前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得すること。
・前記車両の駆動力を順次取得すること。
・前記車両の外部の温度を取得すること。
・順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出すること。
・前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出すること。
・前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正すること。
・補正された前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定すること。

【0016】

本発明の第１１観点に係る方法は、車両が走行する路面の状態を判定する方法であって、以下のことを含む。また、本発明の第１３観点に係るプログラムは、車両が走行する路面の状態を判定するプログラムであって、以下のことをコンピュータに実行させる。
・前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得すること。
・前記車両の駆動力を順次取得すること。
・前記車両の外部の温度を取得すること。
・順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出すること。
・前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出すること。
・前記傾きの温度依存性を表す指標と、補正時の前記温度とに基づいて、算出された前記傾きを補正すること。
・補正された前記傾きに基づいて、前記路面の状態を判定すること。

【発明の効果】

【0017】

スリップ比と、車両の駆動力（加減速度）との関係式の傾きに基づく値は、タイヤが路面を滑り易いか否かを判定する指標として用いられる。この指標は、タイヤのドライビングスティフネスとも関係し、車両が走行する路面の滑り易さ及びタイヤの摩耗状態の程度に依存して変化する。ドライビングスティフネスは温度によっても影響を受けるため、スリップ比と車両の駆動力（加減速度）との関係式の傾きも同様に温度に依存して変化する。本発明の第１観点によれば、タイヤの摩耗状態の推定のために、温度による影響が補正された傾きに基づく値が用いられる。これにより、タイヤの摩耗状態をより精度よく推定することができる。また、本発明の第２観点によれば、路面の状態の判定のために、温度による影響が補正された傾きに基づく値が用いられる。これにより、車両が走行する路面の状態をより精度よく判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る推定装置としての制御ユニットが車両に搭載された様子を示す模式図。

【図2】第１実施形態に係る制御ユニットの電気的構成を示すブロック図。

【図3】第１実施形態に係る摩耗状態の推定処理の流れを示すフローチャート。

【図4A】スリップ比と車両の旋回半径との関係を表すグラフ。

【図4B】駆動力に対するスリップ比の傾きと横方向加速度との関係を表すグラフ。

【図5】スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。

【図6A】実験により取得された制動力係数及びスリップ比をプロットしたグラフ。

【図6B】実験により取得された制動力係数及びスリップ比をプロットしたグラフ。

【図7A】実験により取得された駆動力及びスリップ比をプロットしたグラフ。

【図7B】実験により取得された駆動力及びスリップ比をプロットしたグラフ。

【図8A】傾きの温度依存性を表すグラフ。

【図8B】傾きの温度依存性を表すグラフ。

【図8C】傾きの温度依存性を表すグラフ。

【図8D】傾きの温度依存性を表すグラフ。

【図9】第２実施形態に係る制御ユニットの電気的構成を示すブロック図。

【図10】第２実施形態に係る路面の状態の判定処理の流れを示すフローチャート。

【図11】直進時、左旋回時及び右旋回時における様々なスリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。

【図12A】直進時における様々な車体速度に対する第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。

【図12B】左旋回時における様々な車体速度に対する第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。

【図12C】右旋回時における様々な車体速度に対する第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。

【図13A】摩耗度合いに対する傾きの相関の強さを、補正なしと補正ありとの場合で比較するグラフ。

【図13B】摩耗度合いに対する傾きの相関の強さを、補正なしと補正ありとの場合で比較するグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ、本発明の幾つかの実施形態に係る装置、方法及びプログラムについて説明する。

【0020】

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．摩耗状態を推定する装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係るタイヤの摩耗状態を推定する装置（推定装置）としての制御ユニット２が車両１に搭載された様子を示す模式図である。車両１は、四輪車両であり、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲを備えている。車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれ、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが装着されている。本実施形態に係る車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）であり、前輪タイヤＴ_FL，Ｔ_FRが駆動輪タイヤであり、後輪タイヤＴ_RL，Ｔ_RRが従動輪タイヤである。

【0021】

制御ユニット２は、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度の情報に基づいて、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRのスリップのし易さを表すスリップ比Ｓを判定し、車両１の駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きに基づいて、駆動輪タイヤであるタイヤＴ_FL，Ｔ_FRの平均摩耗状態を推定する。タイヤのトレッド部に形成されている溝は、摩耗するにつれて浅くなる。これにより、タイヤにスリップが発生しやすくなり、ひいては駆動力及び制動力の低下を招く。このような状態が深刻化することを回避するため、一般にはトレッド部の溝の深さが所定の閾値以下となったタイミングでタイヤを交換することが推奨される。制御ユニット２は、タイヤＴ_FL，Ｔ_FRの摩耗状態としてタイヤＴ_FL，Ｔ_FRの残り溝の深さの平均を推定し、タイヤ交換が推奨されるタイミングを検知し、これを車両１のドライバーに通知する。

【0022】

タイヤの摩耗状態の情報は、車両１のドライバーに適時にタイヤ交換を促す以外にも、様々な用途に応用することができる。タイヤの摩耗状態の情報は、例えば路面の滑り易さのモニタリング及びブレーキシステムの制御等に応用することができる。

【0023】

車両１のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RR（より正確には、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）には、各々、車輪速センサ６が取り付けられており、車輪速センサ６は、自身の取り付けられた車輪に装着されたタイヤの回転速度（すなわち、車輪速）Ｖ１～Ｖ４を検出する。Ｖ１～Ｖ４は、それぞれ、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度である。車輪速センサ６としては、走行中の車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの車輪速を検出できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。例えば、電磁ピックアップの出力信号から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできるし、ダイナモのように回転を利用して発電を行い、このときの電圧から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできる。車輪速センサ６の取り付け位置も、特に限定されず、車輪速の検出が可能である限り、センサの種類に応じて、適宜、選択することができる。車輪速センサ６は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。車輪速センサ６で検出された回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報は、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

【0024】

車両１には、車両１のホイールトルクＷＴを検出するトルクセンサ７が取り付けられている。トルクセンサ７としては、車両１のホイールトルクＷＴを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。トルクセンサ７は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。トルクセンサ７で検出されたホイールトルクＷＴの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

【0025】

また、車両１には、車両１に加わる横方向加速度γを検出する横方向加速度センサ４が取り付けられている。横方向加速度γとは、車両１の旋回時に、旋回外側に向かって車両１に作用する遠心加速度である。横方向加速度センサ４としては、横方向加速度γを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。横方向加速度センサ４は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。横方向加速度センサ４で検出された横方向加速度γの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４及び加速度αの情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

【0026】

また、車両１には、車両１のヨーレートωを検出するヨーレートセンサ８が取り付けられている。ヨーレートωとは、車両１の旋回時の鉛直軸周りの回転角速度である。ヨーレートセンサ８としては、例えば、コリオリ力を利用してヨーレートを検出するタイプのセンサを用いることができるが、ヨーレートωを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。ヨーレートセンサ８は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。ヨーレートセンサ８で検出されたヨーレートωの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４、加速度α及び横方向加速度γの情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

【0027】

また、車両１には、車両１の外部の温度を検出する温度センサ９が取り付けられている。温度センサ９としては、車両１の外部の温度を検出できる限り、どのようなものでも用いることができ、例えば、サーミスタを使用するもの、半導体を使用するもの、熱電対を使用するもの等を用いることができる。温度センサ９の取り付け位置は特に限定されないが、車両１のエンジンや排気の熱等による影響を受けにくい場所であることが好ましい。温度センサ９は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。温度センサ９で検出された外部温度の情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４、ホイールトルクＷＴ、横方向加速度γ及びヨーレートωの情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

【0028】

図２は、制御ユニット２の電気的構成を示すブロック図である。制御ユニット２は、車両１に搭載されるコンピュータであり、図２に示されるとおり、Ｉ／Ｏインターフェース１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置１５を備えている。Ｉ／Ｏインターフェース１１は、車輪速センサ６、トルクセンサ７、横方向加速度センサ４、ヨーレートセンサ８、温度センサ９及び表示器３等の外部装置との通信を行うための通信装置である。ＲＯＭ１３には、車両１の各部の動作を制御するためのプログラム１０が格納されている。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３からプログラム１０を読み出して実行することにより、仮想的に回転速度取得部２１、駆動力取得部２２、横方向加速度取得部２３、旋回半径取得部２４、温度取得部２５、スリップ比算出部２６、関係特定部２７、補正部２８、傾き算出部２９、傾き補正部３０及び推定部３１として動作する。補正部２８は、本発明の第１補正部及び第２補正部の例である。各部２１～３１の動作の詳細は、後述する。記憶装置１５は、ハードディスクやフラッシュメモリ等で構成される。なお、プログラム１０の格納場所は、ＲＯＭ１３ではなく、記憶装置１５であってもよい。ＲＡＭ１４及び記憶装置１５は、ＣＰＵ１２の演算に適宜使用される。

【0029】

表示器３は、ユーザ（主として、ドライバー）に警報を含む各種情報を出力することができ、例えば、液晶表示素子、液晶モニター、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等、任意の態様で実現することができる。表示器３の取り付け位置は、適宜選択することができるが、例えば、インストルメントパネル上等、ドライバーに分かりやすい位置に設けることが好ましい。制御ユニット２がカーナビゲーションシステムに接続される場合には、カーナビゲーション用のモニターを表示器３として使用することも可能である。表示器３としてモニターが使用される場合、警報はモニター上に表示されるアイコンや文字情報とすることができる。

【0030】

＜１－２．摩耗状態の推定処理＞
以下、図３を参照しつつ、車両１の駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの回帰係数を算出し、これに基づきタイヤの摩耗の状態を推定する推定処理について説明する。この推定処理は、車両１の電気系統に電源が投入されている間、繰り返し実行されてもよいし、１日に１回といった所定の頻度で、車両１が走行している間に行われてもよい。

【0031】

ステップＳ１では、回転速度取得部２１が、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度Ｖ１～Ｖ４を取得する。回転速度取得部２１は、所定のサンプリング周期における車輪速センサ６からの出力信号を受信し、これを回転速度Ｖ１～Ｖ４に換算する。

【0032】

ステップＳ２では、駆動力取得部２２が、車両１のホイールトルクＷＴを取得する。駆動力取得部２２は、所定のサンプリング周期におけるトルクセンサ７からの出力信号を受信し、これをホイールトルクＷＴに換算する。

【0033】

ここで、ステップＳ１、Ｓ２で取得された回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが有効なデータか否かによって、処理がステップＳ３に移行するかどうかが判定されてもよい。有効なデータとは、後の処理で摩耗状態を精度よく推定することが可能なデータであり、有効でないデータは、摩耗状態の推定に好ましくない影響を及ぼしうるデータである。有効でないデータの例としては、例えば車両１のブレーキ作動中に取得されたデータが挙げられる。本実施形態では、ステップＳ１、Ｓ２で取得された回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが有効なデータと判定されるときは、処理はステップＳ３に移行する。一方、回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが有効なデータでないと判定されるときは、当該データが破棄され、処理はステップＳ１に戻る。

【0034】

ステップＳ３では、横方向加速度取得部２３が、車両１に加わる横方向加速度γを取得する。横方向加速度取得部２３は、所定のサンプリング周期における横方向加速度センサ４からの出力信号を受信し、これを横方向加速度γに換算する。

【0035】

ステップＳ４では、旋回半径取得部２４が、車両１のヨーレートωを取得する。旋回半径取得部２４は、所定のサンプリング周期におけるヨーレートセンサ８からの出力信号を受信し、これをヨーレートωに換算する。旋回半径取得部２４は、車体速度をヨーレートωで除することにより、車両１の旋回半径Ｒを取得する。車体速度は、従動輪の速度で近似することができるため、例えば、Ｒ＝（Ｖ３＋Ｖ４）／２ωとして算出することもできる。

【0036】

ステップＳ５では、温度取得部２５が、車両１の外部の温度Ｔを取得する。温度取得部２５は、所定のサンプリング周期における温度センサ９からの出力信号を受信し、これを温度Ｔに換算する。

【0037】

ステップＳ６では、駆動力取得部２２が、換算されたホイールトルクＷＴから、車両１の駆動力Ｆを算出する。駆動力Ｆは、例えばホイールトルクＷＴをタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの半径で除することにより算出することができる。

【0038】

ステップＳ７では、スリップ比算出部２６が、回転速度Ｖ１～Ｖ４に基づいて、スリップ比Ｓを算出する。本実施形態では、スリップ比Ｓは、（駆動輪の速度－車体速度）／車体速度として算出され、車体速度として、従動輪の速度が用いられる。スリップ比Ｓは、本実施形態では、以下のとおり定義される。
Ｓ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２）－（Ｖ３＋Ｖ４）｝／（Ｖ３＋Ｖ４）

【0039】

ステップＳ６及びステップＳ７が実行された後であって、次の処理が実行される前に、ステップＳ６で算出された車両１の駆動力Ｆと、ステップＳ７で算出されたスリップ比Ｓに対し、測定誤差を除去するためのフィルタリングが行われてもよい。

【0040】

連続して実行されるステップＳ１～Ｓ７において取得される回転速度Ｖ１～Ｖ４、ホイールトルクＷＴ、横方向加速度γ、ヨーレートω、旋回半径Ｒ、温度Ｔ、並びにスリップ比Ｓ及び駆動力Ｆのデータは、同時刻又は概ね同時刻に取得されたデータセットとして取り扱われ、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存される。図３に示すとおり、ステップＳ１～Ｓ７は、繰り返し実行されるため、以上のデータセットは、順次取得される。ステップＳ７の後、このようなデータセットがＮ１個（Ｎ１≧２）溜まると、ステップＳ８及びステップＳ９に移行する。ステップＳ８及びステップＳ９は、一度だけ実行される。ステップＳ８及びステップＳ９が一度実行された後は、ステップＳ１～Ｓ７の後、ステップＳ１０に移行する。

【0041】

ステップＳ８では、関係特定部２７が、ステップＳ４で算出された旋回半径Ｒと、ステップＳ７で算出されたスリップ比Ｓとの多数のデータセットに基づいて、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係を表す第１関係情報を特定する。第１関係情報は、以後のスリップ比Ｓの補正（ステップＳ１０）に用いられる。本実施形態では、摩耗状態は、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係に基づいて推定される。しかし、車両１の旋回中は、車両１が同じ状態の路面を走行している場合でも、直進時と比べてスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係が変化するため、摩耗状態を正しく推定できなくなり得る。旋回中は、左右のタイヤに軌道差（経路差）が生じ、この軌道差の影響により、スリップ比Ｓが直進時から変化するからである。よって、ここでは、スリップ比Ｓに基づく安定した各種制御を実現するべく、スリップ比Ｓから、旋回中の左右の軌道差により生じる影響がキャンセルされる。

【0042】

旋回中の左右の軌道差は、旋回半径Ｒに依存し、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの間には、一定の関係が成立する。本発明者が行った実験によれば、スリップ比Ｓは、図４Ａに示すように、概ね旋回半径Ｒの逆数の二次関数で表される。ステップＳ８では、関係特定部２７が、このような旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係を表す第１関係情報として、下式の係数ａ₁、ｂ₁及びｃ₁を特定する。
Ｓ＝ａ₁（１／Ｒ）²＋ｂ₁（１／Ｒ）＋ｃ₁

【0043】

係数ａ₁、ｂ₁及びｃ₁は、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存されているスリップ比Ｓ及び旋回半径Ｒの多数のデータセットに基づいて算出され、例えば、最小二乗法等の方法で算出される。

【0044】

なお、旋回半径Ｒの逆数とスリップ比Ｓとの関係を表す放物線の頂点は、直進時に対応し、図４に示すとおり、概ねスリップ比Ｓを表す縦軸に重なる。言い換えると、ｂ₁は概ね０である。よって、ここでは、下式に従って、第１関係情報として、係数ａ₁及びｃ₁のみを特定することもできる。
Ｓ＝ａ₁（１／Ｒ）²＋ｃ₁

【0045】

ステップＳ９では、関係特定部２７が、ステップＳ２３で取得された横方向加速度γと、スリップ比Ｓ及び駆動力Ｆとの多数のデータセットに基づいて、横方向加速度γと駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの関係を表す第２関係情報を特定する。第２関係情報も、以後のスリップ比Ｓの補正（ステップＳ１１）に用いられる。上記のとおり、車両１の旋回中は、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係が変化するため、摩耗状態を正しく推定できなくなり得る。そして、旋回中、この線形関係は、左右の軌道差のみならず、車体の左右方向の荷重移動の影響によっても、直進時から変化する。このような荷重移動の影響によっても、スリップ比Ｓが直進時から変化するからである。よって、ここでは、スリップ比Ｓに基づく安定した各種制御を実現するべく、スリップ比Ｓから、旋回中の左右方向の荷重移動により生じる影響がキャンセルされる。

【0046】

旋回中の左右方向の荷重移動は、横方向加速度γに依存し、横方向加速度γと、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１との間には、一定の関係が成立する。本発明者が行った実験によれば、傾きｆ１は、図４Ｂに示すように、概ね横方向加速度γの二次関数で表される。ステップＳ９では、関係特定部２７が、このような横方向加速度γと駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの関係を表す第２関係情報として、下式の係数ａ₂、ｂ₂、ｃ₂及びｆ２を特定する。なお、ｆ２は、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの切片である。
Ｓ＝ｆ１Ｆ＋ｆ２＝（ａ₂γ²＋ｂ₂γ＋ｃ₂）Ｆ＋ｆ２

【0047】

係数ａ₂、ｂ₂、ｃ₂及びｆ２は、スリップ比Ｓ、駆動力Ｆ及び横方向加速度γの多数のデータセットに基づいて算出され、例えば、最小二乗法等の方法で算出される。また、横方向加速度γの範囲を任意の範囲に区切り、各範囲でスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの一次回帰を行い、回帰係数ｆ１及びｆ２を算出した後、各範囲で横方向加速度γの平均値及び傾きｆ１の平均値を算出し、これらの平均値に基づき、ガウスの消去法により、係数ａ₂、ｂ₂及びｃ₂を特定することもできる。

【0048】

ステップＳ９が終了すると、ステップＳ１に戻り、再度ステップＳ１～Ｓ７が繰り返される。図３に示すとおり、ステップＳ８及びＳ９が一度実行され、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの第１関係情報ａ₁、ｂ₁及びｃ₁、並びに横方向加速度γと駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの第２関係情報ａ₂、ｂ₂及びｃ₂が特定された後は、ステップＳ１～Ｓ７が１回ずつ実行される度に、これに続いてステップＳ１０～Ｓ１３が繰り返し実行される。

【0049】

ステップＳ１０では、補正部２８が、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係を表す第１関係情報ａ₁、ｂ₁及びｃ₁と、最新のステップＳ４で取得された旋回半径Ｒとに基づいて、最新のステップＳ７で取得されたスリップ比Ｓを補正する。以上のとおり、スリップ比Ｓは、旋回半径Ｒの逆数の二次関数で表される。よって、補正部２８は、下式に従って、スリップ比Ｓから、補正時の旋回半径Ｒの逆数を二乗した値に係数ａ₁を乗じた値を減算することにより、スリップ比Ｓを補正する。
Ｓ＝Ｓ－ａ₁（１／Ｒ）²
なお、下式によって、スリップ比Ｓから、補正時の旋回半径Ｒの逆数に係数ｂ₁を乗じた値をさらに減算することにより、スリップ比Ｓを補正してもよい。
Ｓ＝Ｓ－ａ₁（１／Ｒ）²－ｂ₁（１／Ｒ）

【0050】

以上の補正式によれば、図４Ａに示すとおり、実質的に（１／Ｒ）＝０のときに、すなわち、直進時に換算したスリップ比Ｓを算出することができ、スリップ比Ｓから左旋回及び右旋回による軌道差の影響がキャンセルされる。

【0051】

次のステップＳ１１では、補正部２８が、横方向加速度γとスリップ比Ｓとの関係を表す第２関係情報ａ₂、ｂ₂及びｃ₂と、最新のステップＳ３で取得された横方向加速度γと、最新のステップＳ６で取得された駆動力Ｆとに基づいて、ステップＳ１０で取得されたスリップ比Ｓをさらに補正する。以上のとおり、スリップ比Ｓは、傾きをｆ１とする駆動力Ｆの一次関数で表され、傾きｆ１は、横方向加速度γの二次関数で表される。よって、補正部２８は、下式に従って、補正時の横方向加速度γを二乗した値に係数ａ₂を乗じた値と、補正時の横方向加速度γに係数ｂ₂を乗じた値と、ｃ₂との和を算出し、当該和と補正時の駆動力Ｆとの積を算出し、当該積をステップＳ１０で取得されたスリップ比Ｓから減算することにより、スリップ比Ｓをさらに補正する。
Ｓ＝Ｓ－ｆ１Ｆ＝Ｓ－（ａ₂γ²＋ｂ₂γ＋ｃ₂）Ｆ

【0052】

なお、ｂ₂も概ね０となるため、下式に従ってスリップ比Ｓを補正してもよい。
Ｓ＝Ｓ－（ａ₂γ²＋ｃ₂）Ｆ

【0053】

以上の補正式によれば、直進時に換算したスリップ比Ｓを算出することができ、スリップ比Ｓから左旋回及び右旋回による左右方向の荷重移動の影響がキャンセルされる。

【0054】

ステップＳ１２では、傾き算出部２９が、駆動力Ｆ及び補正されたスリップ比Ｓの多数のデータセットに基づいて、駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの線形関係を表す回帰係数として、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１及び切片ｆ２を算出する。傾きｆ１及び切片ｆ２は、例えば最小二乗法等により算出することができる。傾きｆ１及び切片ｆ２は、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの多数のデータセットに基づいて、逐次的に算出されてもよいし、バッチ処理により算出されてもよい。本実施形態では、好ましい例として、逐次最小二乗法が用いられる。

【0055】

ところで、妥当な傾きｆ１及び切片ｆ２を算出するためには、所定の期間における駆動力Ｆのデータに一定以上のばらつきがあることが好ましい。しかし、例えば下り坂において車両１が一定速度で走行している期間のように、駆動力Ｆがあまり変化していない期間においてはデータセットにばらつきがあまり見られない。従って、摩耗状態の推定時である現在において、駆動力Ｆのばらつきが一定値以上であるか否かを判断し、ばらつきが一定値以上であると判断される場合に、傾き算出部２９が傾きｆ１及び切片ｆ２を算出することとしてもよい。駆動力Ｆのばらつきは、例えば直近の所定の期間に取得された駆動力Ｆの幅及び分散で判断することができ、これらがそれぞれ所定の閾値以上である場合には、ばらつきが一定値以上であると判断することができる。

【0056】

以後のステップでは、補正されたスリップ比Ｓの傾きｆ１に基づいて、タイヤの摩耗状態が推定される。ただし、以下で説明するように、傾きｆ１は、周辺温度にも依存する。このため、取得された温度Ｔと、基準温度Ｔ１との差分に対する傾きｆ１の変化の程度を示す指標が予めシミュレーション又は実験により特定され、特定された指標に基づいて、ステップＳ１３において傾きｆ１が補正される。まず、スリップ比Ｓの傾きｆ１により摩耗状態を推定する原理を説明する。

【0057】

一般に、路面の状態が一定であるとき、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの間には、図５のグラフに示すような関係が成り立つことが知られている。ただし、図５のグラフでは、横軸がスリップ比Ｓであり、縦軸が駆動力Ｆである。車両１が通常走行する環境下では、スリップ比Ｓは概ね０～Ｓｃの範囲を遷移する。図５から分かるように、スリップ比Ｓが０～Ｓｃである領域では、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの間に近似的な線形関係が成り立つと言ってよく、この近似的な線形関係に支配的な因子の１つとして、以下の式（１）で表されるドライビングスティフネスが知られている。
Ｃ＝ｗｋ_xｌ²／２ （１）

【0058】

ここで、ｗはタイヤの接地幅、ｋ_xはタイヤのトレッドゴムブロックＴＢ（以下、ブロックＴＢとも称する）の単位面積当たりのせん断剛性、ｌはタイヤの接地長である。ブロックＴＢは、直方体であるとする。

【0059】

式（１）から、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１はブロックＴＢの単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xが高いほど小さくなると考えられる。そこで、傾きｆ１が単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xに反比例すると仮定する。一方、ブロックＴＢの単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xは、摩耗が進むにつれて高くなるとされる。つまり、路面の条件が一定であれば、摩耗が進むにつれて、傾きｆ１が小さくなると考えられる。

【0060】

発明者は、以上のことを裏付ける実験を行った。図６～７は、それぞれの実験結果を示すグラフである。まず、発明者は、摩耗量Ｗが０ｍｍ（摩耗なし）、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍである同一種類のタイヤを用いて、タイヤのスリップ比Ｓに対する制動力係数μを測定した。ここで、摩耗量Ｗは、新品状態のタイヤの溝の深さから現在のタイヤの溝の深さを減算した量である。この測定は、それぞれのタイヤについて同一の乾いたアスファルト路面という条件下で、μ－Ｓ特性を測定する専用の実験設備を用いて行われた。その結果が図６Ａ及び図６Ｂに示すグラフである。図６Ｂのグラフは、図６Ａのグラフのスリップ比Ｓが０～０．１の範囲を詳細に示している。図６Ａ及び６Ｂから分かるように、摩耗量Ｗが増えるにつれ、同じスリップ比Ｓに対して制動力係数μが増加した。このことにより、摩耗量Ｗが増えるにつれブロックＴＢの単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xが高くなることが確認された。すると、上述したように、傾きｆ１が単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xに反比例するため、摩耗量Ｗが増えるにつれ傾きｆ１が小さくなると考えられる。

【0061】

そこで、発明者は摩耗量Ｗが増えると傾きｆ１が小さくなることを裏付けるべく、更なる実験を行った。図７Ａ及び７Ｂは、この実験結果を表すグラフである。実験は、車両の４輪に新品状態（Ｗ＝０）のタイヤを装着して直進走行した場合と、４輪に摩耗状態のタイヤを装着して直進走行した場合とにおける傾きｆ１をそれぞれ算出することにより行われた。車両は同一の車両を使用し、走行した路面は同一の乾いたアスファルト路面であった。傾きｆ１は、車両に搭載されているセンサの出力信号を利用して、後述するステップＳ１２と同様の手順で算出された。図７Ａのグラフは、新品状態のタイヤで走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓ、並びに同一種類の摩耗状態（Ｗ＝６ｍｍ）のタイヤで走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓをプロットしたものである。タイヤの新品状態及び摩耗状態のそれぞれのデータセットについて回帰係数を算出すると、摩耗状態における傾きｆ１は０．０１８３となり、新品状態における傾きｆ１_N（＝０．０２６９）より小さくなった。

【0062】

図７Ｂのグラフは、新品状態のタイヤ（図７Ａとは別の種類のタイヤ）で走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓ、並びに同一種類の摩耗状態（Ｗ＝８ｍｍ）のタイヤで走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓをプロットしたものである。図７Ａの場合と同様に、タイヤの新品状態及び摩耗状態のそれぞれのデータセットについて回帰係数を算出すると、摩耗状態における傾きｆ１は０．０１９１となり、新品状態における傾きｆ１_N（＝０．０５３４）より小さくなった。

【0063】

ところで、単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xは、周辺温度による影響を受けることが分かっている。より具体的には、単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xは、温度が高い程小さくなり、温度が低い程大きくなる。従って、タイヤが走行する路面の状態及びタイヤの摩耗量が同一である場合であっても、温度が高くなると傾きｆ１が大きくなり、温度が低くなると傾きｆ１が小さくなるものと考えられる。

【0064】

発明者は、このことを裏付けるべく、様々な種類のタイヤＴＹ１～ＴＹ１２について傾きｆ１の温度依存性を計測する実験を行った。実験は、図７Ａ及び図７Ｂの実験と同様、車両にタイヤを装着して走行し、車両に搭載されているセンサの出力値から傾きｆ１を算出することにより行われた。実験の結果を図８Ａ～８Ｄのグラフに示す。それぞれのグラフの横軸は車両の温度Ｔ（℃）、縦軸は算出された傾きｆ１である。図８Ａ～８Ｄにおいては、同一種類のタイヤについて、左側に新品状態のグラフ、右側に完全摩耗状態のグラフを示している。なお、ここでいう完全摩耗状態とは、スリップサインが現れた状態であり、溝深さが１．６ｍｍとなった状態である。図８Ａ～８Ｄから分かるように、いずれのタイヤにおいても、温度Ｔが低いと傾きｆ１が小さく、温度Ｔが高いと傾きｆ１が大きくなった。これにより、傾きｆ１の温度依存性は、温度Ｔ及び傾きｆ１のデータセットの線形回帰により良好に表現できることが分かる。

【0065】

以上より、タイヤの摩耗状態の推定や、路面の状態の判定等、スリップ比Ｓに対する駆動力Ｆの傾きｆ１を用いる制御については、傾きｆ１の算出精度を向上させるために、温度Ｔによる影響を考慮することが求められる。

【0066】

再び図３を参照して、ステップＳ１３では、傾き補正部３０が、ステップＳ１２で算出された傾きｆ１から温度Ｔの影響をキャンセルする補正を行う。本実施形態では、基準温度をＴ１（℃）として、以下の式に基づいて傾きｆ１が補正される。
ｆ１＝ｆ１－ａ₃×（Ｔ－Ｔ１）

【0067】

係数ａ₃は、傾きｆ１が温度Ｔに依存する程度を表す指標であり、本実施形態では、補正時の温度Ｔと所定の基準温度Ｔ１との差分に対し、傾きｆ１が変化する程度を示す正の定数である。係数ａ₃は、基準温度Ｔ１が定まっていれば、温度Ｔ及び傾きｆ１の多数のデータセットに対し、回帰分析を行うことにより特定することができる。係数ａ₃は、タイヤの種類ごとに特定され、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されていてもよく、傾き補正部３０は、車両１に装着されているタイヤの種類の情報を取得し、当該タイヤに適した係数ａ₃をＲＯＭ１３又は記憶装置１５から読み出して傾きｆ１を補正するように構成されてもよい。あるいは、タイヤの種類に関係なく代表的な係数ａ₃が定められ、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されていてもよい。

【0068】

なお、基準温度Ｔ１を特に定めない場合であっても、温度Ｔ及び傾きｆ１の多数のデータセットに対して回帰分析を行うことにより、以下に示す回帰直線の傾きａ₄及び切片ｂ₄を予め決定しておき、傾き補正部３０による傾き補正に用いてもよい。
ｆ１＝ａ₄×Ｔ＋ｂ₄

【0069】

ステップＳ１２で算出され、ステップＳ１３で補正された傾きｆ１が、乾いたアスファルトを走行中に取得されたデータセットに由来しない場合は、傾きｆ１は摩耗状態の推定に使用されず、処理はステップＳ１に戻る。ステップＳ１２で算出された傾きｆ１が、乾いたアスファルトを走行中に取得されたデータセットに由来する場合は、推定部３１が、傾きｆ１と所定の閾値とを比較する。所定の閾値は、実験又はシミュレーションにより予め特定され、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されている閾値である。推定部３１は、傾きｆ１が所定の閾値を超えているとき、タイヤの溝の深さが摩耗と判断される基準値よりも深く、摩耗状態ではないと推定する。その後、処理はステップＳ１に戻る。

【0070】

一方、推定部３１は、傾きｆ１が所定の閾値以下であるとき、タイヤの溝の深さが摩耗と判断される基準値よりも浅く、摩耗状態であると推定する。その後のステップＳ１４では、推定部３１がタイヤの摩耗を通知する信号を生成し、表示器３を介してドライバーに対する通知を表示させる。表示器３に表示される通知の内容は、例えばタイヤが基準値以上に摩耗していること、スリップが起きやすくなっていること、及びタイヤの交換を促すこと等を含んでいてもよい。通知の態様は特に限定されず、文字情報によるメッセージ、アイコンの点灯、グラフィックの表示等、適宜選択できる。また、車両１のスピーカーを介して、同様の内容を含む通知が音声出力されてもよい。

【0071】

＜２．第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る装置、方法及びプログラムについて説明する。第２実施形態に係る装置は、車両１が走行する路面の状態を判定する装置（判定装置）として構成される。スリップ比Ｓに対する駆動力Ｆの傾きｆ１は、路面の状態によっても変化するため、摩耗状態の推定と比較して短い期間における傾きｆ１をモニタリングすることで、車両１が走行する路面の状態を判定することが可能である。上述したように、傾きｆ１は車両１の外部温度にも依存する。このため、第１実施形態と同様に、傾きｆ１から温度による影響をキャンセルすることが、路面状態の判定の精度向上のためには重要である。以下では、第１実施形態と相違する構成及び処理手順（ステップ）について主に説明し、第１実施形態と共通する構成及びステップについては同一の符号を付して説明を省略する。

【0072】

＜２－１．路面の状態を判定する装置の構成＞
図１は、判定装置としての制御ユニット２Ａが車両１に搭載された様子を示す模式図であり、車両１、表示器３、横方向加速度センサ４、車輪速センサ６、トルクセンサ７、ヨーレートセンサ８及び温度センサ９の構成は、それぞれ第１実施形態と共通である。

【0073】

図９は、制御ユニット２Ａの電気的構成を示すブロック図である。制御ユニット２Ａの電気的構成のほとんどは制御ユニット２の電気的構成と共通であるが、ＲＯＭ１３に格納されている、車両１の各部の動作を制御するためのプログラム１０Ａがプログラム１０と異なっている。これにより、ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３からプログラム１０Ａを読み出して実行することにより、仮想的に回転速度取得部２１、駆動力取得部２２、横方向加速度取得部２３、旋回半径取得部２４、温度取得部２５、スリップ比算出部２６、関係特定部２７、補正部２８、傾き算出部２９、傾き補正部３０及び判定部３１Ａとして動作する。各部２１～３０の動作は、制御ユニット２と共通である。判定部３１Ａの動作は、後述する。

【0074】

＜２－２．路面の状態の推定処理＞
図１０は、制御ユニット２Ａによる路面の状態を判定する判定処理の流れを示すフローチャートである。この判定処理は、車両１の電気系統に電源が投入されている間、繰り返し実行されてもよい。

【0075】

図１０から分かるように、制御ユニット２Ａによる判定処理は、傾き補正部３０がステップＳ１２で算出された傾きｆ１を補正するまでのステップまで、制御ユニット２による摩耗状態の推定処理と共通である。つまり、図１０におけるステップＳ１～ステップＳ１３は、既に説明した第１実施形態に係る推定処理のステップＳ１～ステップＳ１３と同様であるため、以下ではステップＳ１３以降の処理について説明する。

【0076】

制御ユニット２Ａによる判定処理では、ステップＳ１３の後、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、判定部３１Ａが、補正された傾きｆ１と路面の判定のための所定の閾値とを比較する。所定の閾値は、実験又はシミュレーションにより予め決定され、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されている値であってもよい。判定部３１Ａは、傾きｆ１が所定の閾値未満であれば、路面が滑りにくい状態であると判定する。その後、処理はステップＳ１に戻る。一方、判定部３１Ａは、傾きｆ１が所定の閾値以上であれば、ハイドロプレーニング等が起こり易くなっており、路面が滑り易い状態であると判定する。判定部３１Ａによって、路面が滑り易い状態であると判定されると、処理はステップＳ１６に進む。

【0077】

ステップＳ１６では、判定部３１Ａが、路面が滑り易い状態であることを警報する信号を生成し、表示器３を介してドライバーに対する警報を表示させる。通知の態様は特に限定されず、文字情報によるメッセージ、アイコンの点灯、グラフィックの表示等、適宜選択できる。また、車両１のスピーカーを介して、同様の内容を含む通知が音声出力されてもよい。さらに、判定部３１Ａは、傾きｆ１に応じて滑り易さを示す指標を算出し、これを制御ユニット２Ａ上で実行されている各種制御のプロセスに受け渡す。ここでいう制御の例としては、車両の走行時のブレーキ制御や車間距離の制御等が挙げられる。

【0078】

＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。

【0079】

＜３－１＞
上記実施形態に係るタイヤの摩耗状態の推定及び路面状態の判定は、後輪駆動車にも適用することができるし、四輪駆動車にも適用することもできる。さらに、同機能は、四輪車両に限られず、三輪車両又は六輪車両などにも適宜、適用することができる。上記実施形態に係るタイヤの摩耗状態の推定が後輪駆動車に適用される場合、駆動輪である後輪に装着されたタイヤの平均の摩耗量が推定される。

【0080】

＜３－２＞
車両１の横方向加速度γの取得方法は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、ヨーレートセンサ８からのヨーレートω及び回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報からも、横方向加速度γを取得することができる。

【0081】

＜３－３＞
上記実施形態において、スリップ比Ｓや旋回半径Ｒ等の算出に使用される車体速度の算出方法は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、車両１に取り付けられている加速度センサにより取得される加速度αを積分した値を車体速度として、スリップ比Ｓや旋回半径Ｒ等を算出してもよい。また、車両１に通信接続されているＧＰＳ等の衛星測位システムの測位信号から車体速度を算出し、スリップ比Ｓや旋回半径Ｒ等の算出に用いてもよい。

【0082】

＜３－４＞
駆動力Ｆの取得方法は、上記実施形態で説明されたものに限られない。例えば、駆動力Ｆは、車両１に取り付けられている加速度センサの出力値から導出することもできるし、車両１のエンジンの制御装置から取得されるエンジントルク及びエンジンの回転数から導出することもできるし、タイヤの回転速度Ｖ１～Ｖ４から導出することもできる。

【0083】

＜３－５＞
スリップ比Ｓから車両の旋回中に生じる荷重移動の影響をキャンセル方法するとしては、関係情報ａ₂、ｂ₂及びｃ₂と、横方向加速度γと、駆動力Ｆに基づいてスリップ比Ｓを補正する方法に代えて、横方向加速度γに応じて、スリップ比Ｓを以下の式（３）～（５）のいずれかに基づいて算出する方法を用いることもできる。式（３）は、左のタイヤの回転速度のみに基づいてスリップ比Ｓを算出する式であり、式（４）は、右のタイヤの回転速度のみに基づいてスリップ比Ｓを算出する式であり、式（５）は、左右のタイヤの回転速度の平均に基づいてスリップ比Ｓを算出する式である。
Ｓ＝（Ｖ１－Ｖ３）／Ｖ３ （３）
Ｓ＝（Ｖ２－Ｖ４）／Ｖ４ （４）
Ｓ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２）－（Ｖ３＋Ｖ４）｝／（Ｖ３＋Ｖ４） （５）
以下、説明の便宜上、式（３）により算出されたスリップ比Ｓを第１スリップ比Ｓ、式（４）により算出されたスリップ比Ｓを第２スリップ比Ｓ、式（５）により算出されたスリップ比Ｓを第３スリップ比Ｓと称する。

【0084】

スリップ比算出部２６は、横方向加速度取得部２３によって取得された最新の横方向加速度γに応じて、式（３）～（５）のいずれかを選択し、選択した式に基づいて第１～第３スリップ比Ｓのいずれかを算出することができる。より具体的には、スリップ比算出部２６は、車両１の右旋回時には第１スリップ比Ｓを、車両１の左旋回時には第２スリップ比Ｓを、車両１の直進時には第３スリップ比Ｓを、それぞれ算出することができる。このとき、例えばーＡ≦γ≦Ａのとき直進時であり、γ＜ーＡのとき右旋回時であり、Ａ＜γのとき左旋回時であると判断することができる。Ａは、予め定められている正の値をとる閾値である。

【0085】

図１１は、直進時、より横方向加速度γの大きさが小さい左旋回時、より横方向加速度γの大きさが大きい左旋回時、より横方向加速度γの大きさが小さい右旋回時、及びより横方向加速度γの大きさが大きい右旋回時における、３種類のスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係を示すグラフである。また、図１２Ａ～図１２Ｃは、実際の車両を走行させたときの計測データに基づき、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの関係をプロットしたグラフであり、縦軸がスリップ比、横軸が駆動力Ｆである。図１２Ａは、直進時の第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力Ｆとの関係を示しており、図１２Ｂは、左旋回時の第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力Ｆとの関係を示しており、図１２Ｃは、右旋回時の第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力Ｆとの関係を示している。いずれのグラフにおいても、右上に駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１の値が示されている。図１２Ａ～図１２Ｃでは、車両１の車体速度毎にグラフが描画されている。なお、横方向加速度γの大きさは、車体速度の二乗に比例するため、車体速度が大きくなる程、すなわち、各図において下方のグラフ程、横方向加速度γの大きさが大きい。

【0086】

車両１の旋回中、旋回内側においては、遠心力により相対的に荷重が減少し、相対的にタイヤのスリップが増加する一方、旋回外側においては、相対的に荷重が増加するため、相対的にタイヤのスリップが減少する。また、この現象に付随し、図１１及び図１２Ａ～図１２Ｃに示されるように、車両１の駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１は、旋回内側においては横方向加速度γの大きさが大きくなる程大きくなるが、旋回外側においては値が収束し、概ね一定になることが分かる。よって、左旋回時においては、右のタイヤの回転速度に基づく第２スリップ比Ｓが、最も傾きｆ１を小さな値に収束させ、右旋回時においては、左のタイヤの回転速度に基づく第１スリップ比Ｓが、最も傾きｆ１を小さな値に収束させる。直進時はいずれのスリップ比Ｓによっても、傾きｆ１に大きな差異は見られない。このため、直進時のスリップ比として、第３スリップ比ではなく、第１スリップ比又は第２スリップ比のいずれかを選択するようにしてもよい。

【0087】

＜３－６＞
上述の方法により、横方向加速度γに応じて算出された第１～第３スリップ比Ｓは、上記実施形態に係る推定処理及び判定処理のステップＳ１０で実行されるスリップ比Ｓの補正処理によってさらに補正されてもよい。つまり、上述の方法により横方向加速度γに応じて算出された第１～第３スリップ比Ｓを傾きｆ１の算出に使用してもよく、第１～第３スリップ比Ｓをさらに旋回半径Ｒとの関係情報に基づいて補正したものを傾きｆ１の算出に使用してもよい。

【0088】

＜３－７＞
上記実施形態に係る推定処理及び判定処理では、旋回半径Ｒによるスリップ比Ｓの補正及び横方向加速度γと駆動力Ｆとによるスリップ比Ｓの補正のうち、少なくとも一方が省略されてもよい。つまり、ステップＳ８及びステップＳ１０ならびにステップＳ９及びステップＳ１１のうち、少なくとも一方が省略されてもよい。スリップ比Ｓについて旋回による影響の補正を行わない場合は、車両１の旋回時のデータセットを選別し、推定処理及び判定処理に使用しないようにしてもよい。また、ステップＳ１～Ｓ７を実行する順序は上記実施形態の順序に限られず、適宜変更されてもよい。

【0089】

＜３－８＞
上記実施形態では、関係情報は、車両の走行時に特定されたが、関係情報を予め導出しておき、スリップ比Ｓの補正時にこれを参照するようにしてもよい。また、傾きｆ１を補正するための係数ａ₃は、車両１の走行中に取得された温度Ｔと傾きｆ１との多数のデータセットに基づいて、車両１の走行中に特定されてもよい。

【0090】

＜３－９＞
上記実施形態に係る推定処理では、摩耗状態を判定するための傾きｆ１の閾値に代えて、摩耗量Ｗ（又は溝の残り深さ）と傾きｆ１との回帰式を特定する係数がＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されていてもよい。回帰式は、例えば直線の式であってもよい。回帰式を特定する係数は、摩耗量Ｗ（又は溝の残り深さ）と傾きｆ１との多数のデータセットに基づいて、予め実験又はシミュレーションにより算出することができる。推定部３１は、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されている回帰式に基づいて、傾きｆ１から摩耗量Ｗ（又は溝の残り深さ）を推定してもよい。

【0091】

＜４．評価＞
図８Ａ～８Ｄのグラフにプロットされた温度Ｔ及び傾きｆ１（温度補正前）のデータセットから、グラフごとに傾きｆ１を温度Ｔで補正する係数ａ₃を算出した。算出された係数ａ₃のうち、最大の値と最小の値との平均値を代表的な係数ａ₃と決定した。この係数ａ₃と基準温度Ｔ１とを用いて傾きｆ１を補正した場合と、傾きｆ１を補正しなかった場合とで、実測されたタイヤの溝の残り深さ（残溝）に対して傾きｆ１がどのように変化するか、種類の異なるタイヤＴＹ１３～ＴＹ１７ごとに比較した。なお、これに限定されないが、ここでは基準温度Ｔ１を２０℃とした。結果のグラフを図１３Ａ及び１３Ｂに示す。それぞれのグラフの横軸は残溝、縦軸は傾きｆ１である。

【0092】

図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、タイヤＴＹ１３～ＴＹ１７において、温度補正を行った場合の方が、温度補正を行わなかった場合と比べて相関係数Ｒ²が大きくなり、タイヤの溝の残り深さと傾きｆ１との線形関係がより強くなる結果となった。これにより、温度の影響が補正されたスリップ比Ｓに対する傾きｆ１の方が、路面とタイヤとの滑り易さをより正確に反映することが分かった。この温度補正による傾きｆ１を路面状態の判定や摩耗状態の推定の制御に活用することにより、路面状態の判定の精度や摩耗状態の推定の精度がより向上することが期待される。

【符号の説明】

【0093】

１ 車両
２ 制御ユニット（推定装置）
２Ａ 制御ユニット（判定装置）
３ 表示器
４ 横方向加速度センサ
６ 車輪速センサ
７ 加速度センサ
８ ヨーレートセンサ
９ 温度センサ
１０ プログラム
１０Ａ プログラム
２１ 回転速度取得部
２２ 駆動力取得部
２３ 横方向加速度取得部
２４ 旋回半径取得部
２５ 温度取得部
２６ スリップ比算出部
２７ 関係特定部
２８ 補正部（第１補正部、第２補正部）
２９ 傾き算出部
３０ 傾き補正部
３１ 推定部
３１Ａ 判定部
ＦＬ 左前輪
ＦＲ 右前輪
ＲＬ 左後輪
ＲＲ 右後輪
Ｖ１～Ｖ４ タイヤの回転速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13A】

【図13B】